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5G狂潮引领RFID天线技术时代的到来_谷梁科技

返回列表 来源: 发布日期: 2019.08.21

在过去20年中,我们见证了从1G4GLTE的移动通信的转变。在此期间,通信的关键技术发生了变化,处理的信息量增加了一倍。而RFID天线是实现这一飞跃不可或缺的组成部分.5G通信将应用于高频带,障碍对通信有很大影响,定制RFID天线可提供更好的网络质量。

     根据工业的定义,射频识别天线是一种将传输线上传播的行波转换成在无边界介质(通常是自由空间)中传播的电磁波的转换器,或者进行相反的转换,即传输R接收电磁波。一般来说,无论是基站还是移动终端,RFID天线都作为发送和接收信号的中间件。

5G狂潮引领RFID天线技术时代的到来

     目前,下一代通信技术5G已进入标准设置阶段,主要运营商正在积极部署5G设备。毫无疑问,5G将给用户带来新的体验。它的传输速率是4G的十倍,这对RFID天线系统提出了新的要求。在  5G通信中,实现高速的关键是毫米波和波束形成技术,但传统的 RFID天线显然不能满足这一要求。

移动通信基站RFID天线的演进及趋势

     基站RFID天线是随着网络通信的发展而发展起来的。工程师根据网络需求设计不同的RFID天线。因此,在过去几代移动通信技术中,射频识别天线技术也在不断发展。

     第一代移动通信几乎全部使用全向RFID天线,此时用户的数量非常小,传输速率也很低,此时仍然属于模拟系统。

     通过第二代移动通信技术,我们进入了移动时代。该阶段的RFID天线已经发展成具有60°的总波瓣宽度的定向RFID天线。和90°。和120°。以120度为例。它有三个部门。

     20世纪80年代的RFID天线主要是单极化RFID天线,并引入了阵列的概念.全向射频识别天线虽然有阵列,但它们只是垂直阵列,而单极化射频识别天线则有平面和方向的射频识别天线。在形式上,目前的RFID天线非常类似于第二代  RFID天线。

     1997年,双极化射频识别天线(+45度交叉极化射频识别天线)开始进入历史舞台。与上一代相比,RFID天线的性能有了很大的提高。无论是3G还是4G,主要趋势都是双极化RFID天线  .

     在2.5G3G时代,有许多多波段RFID天线。由于目前系统非常复杂,如GSMCDMA等需要共存,因此多频段RFID天线是必然趋势。为了降低成本和空间,多波段已经成为这一阶段的主流。

     2013年,我们首次引入了MIMOMultipleInputMultipleOutput,多输入多输出)RFID天线系统。最初,它是一个4*4MIMO射频识别天线。

     MIMO 技术提高了通信能力,RFID 天线系统进入了一个新的时代,即从原来的单个 RFID 天线到阵列RFID 天线和多个 RFID 天线。

     但现在我们需要看得更远。5G的部署已经开始。5G中的射频识别天线技术将发挥什么作用?5G对射频识别天线的设计将产生什么影响?这是我们需要讨论的问题。

     过去,射频识别天线的设计通常是被动的:系统设计完成后,提出了定制射频识别天线的指标。然而,5G的概念仍然不明确。开展RFID天线设计的研究人员需要提前做好准备,为5G通信系统提供解决方案,甚至通过新的RFID天线方案或技术影响  5G的标准定制和发展。

     从近几年与移动通信公司合作交流的经验来看,未来基站射频识别天线的发展趋势主要有两种。

第一是从无源RFID天线到有源RFID天线系统。

     这意味着RFID天线可以是智能的、小型化的(共同设计的)和定制的.

     随着未来网络越来越复杂,我们需要根据周围的场景定制设计。例如,城市地区的车站布局将更加复杂,而不是简单的覆盖。5G通信将应用于高频带,障碍对通信有很大影响,定制RFID天线可提供更好的网络质量。

5G狂潮引领RFID天线技术时代的到来

第二种趋势是RFID天线设计的系统性和复杂性。

     RFID天线技术的发展:从单阵列RFID天线向多阵列天线向多单元天线演进,从无源天线向主动系统演进,从简单MIMO系统向大规模MIMO系统演进,从简单固定波束向多波束演进。

     减少相互影响,特别是不同功能模块和不同频段之间的干扰。以前,学术界认为不会有这样的情况,但工业界存在一个问题。

     通过RFID天线与电路设计的结合,可以解决相关问题,但该电路的带宽受到电路的限制,难以满足所有频段的带宽。

5G系统的RFID天线技术

     这包括单个射频识别天线的设计和系统级的技术,如多波束、波束形成、有源射频识别天线阵列、大规模MIMO等。

     第一从特定的RFID天线设计的角度来看,从超材料的概念开发出来的技术将具有很大的益处。目前,超材料已经在3G4G领域取得了成功,如小型化、低姿态、高增益、高带宽等。

     第二是衬底或封装集成RFID天线。这些射频识别天线主要用于高频段,即毫米波段。虽然射频识别天线在高频频段的尺寸很小,但射频识别天线本身的损耗很大,所以最好将RFID天线与基片集成,或在终端上集成较小的封装。

     第三种是电磁透镜。该透镜主要用于高频波段。当波长很小时,介质可以起到聚焦作用。高频RFID天线体积小,但微带的波长很长,使得透镜难以使用,体积也很大。

     第四部分是微机电系统的应用。当频率很低时,MEMS可以用作开关。在移动电话终端中,如果能够对RFID天线进行有效的控制和重构,就可以实现RFID天线的多用途。

总结

     将来,RFID天线必须与系统一起设计,而不是单独设计。甚至可以说 RFID 天线将成为5G的瓶颈。如果这个瓶颈没有被打破,系统上的信号处理就不会实现。因此,射频识别天线已成为5G 移动通信系统的关键技术。  RFID天线 不仅是一种散热器,它还具有滤波特性,放大和抑制干扰信号,不需要能量来实现增益,所以RFID天线不仅仅是一种装置。
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